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一种多路局部放电信号并行连接方法及装置.pdf

  • 上传人:n****g
  • 文档编号:6219132
  • 上传时间:2019-05-22
  • 格式:PDF
  • 页数:12
  • 大小:1.09MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201310686843.7

    申请日:

    2013.12.13

    公开号:

    CN103698678A

    公开日:

    2014.04.02

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/14申请日:20131213|||公开

    IPC分类号:

    G01R31/14

    主分类号:

    G01R31/14

    申请人:

    上海交通大学

    发明人:

    胡岳; 汤林; 高鹏路; 曹灵钰; 江秀臣

    地址:

    200240 上海市闵行区东川路800号

    优先权:

    专利代理机构:

    上海汉声知识产权代理有限公司 31236

    代理人:

    郭国中

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    内容摘要

    本发明公开了一种多路局部放电信号并行连接方法及装置,其接收多个局部放电传感器输入的信号进行预处理得到放大信号,并将放大信号进行隔离处理,使信号能够自触发单向传输,最后将各路经过隔离处理后的信号输出,其中,特高频局部放电信号的延时传输采用声表面波延迟线组实现。本发明通过对多路信号进行放大隔离处理,使得信号能够自触发单向传输及隔离,进而实现多路局部放电信号的无干扰并行连接,进一步地避免了传输信号过程中信号的损耗。同时,由于并行连接的局部放电检测信号都传入到信号总线,一个数据采集装置同时监测多个信号,从而实现了通过同一套数据采集装置进行数据采集,降低了成本。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种多路局部放电信号并行连接方法,其特征在于,包括如下步骤:
    步骤1.1:接收多个传感器输入的传感信号,其中,所述传感信号包括局部放电特高频信号、超声信号、高频电流信号;
    步骤1.2:对每个所述传感信号进行预处理,包括放大和滤波,得到放大滤波后的信号;
    步骤1.3:将所述放大滤波后的信号通过自触发开关进行隔离处理,使信号能够自触发单向传输;
    步骤1.4:将各路经过隔离处理后的信号输出;
    其中,将所述放大滤波后的信号进行隔离处理包括如下步骤:
    步骤1.3.1:将所述放大滤波后的信号分为第一子信号与第二子信号;
    步骤1.3.2A:若所述第一子信号是局部放电特高频信号,则将第一子信号经过设定的延时时间来进行延时传输,延时传输后的第一子信号分成多个频段信号组,各组信号经过延时后,通过信号合成器进行组合合并后再放大;然后通过自触发开关输出、或者然后通过自触发开关输出后再将自触发开关输出的信号进行检波处理;
    若所述第一子信号是高频电流信号或者超声信号,则将第一子信号经延时或者不经延时直接通过自触发开关输出;
    步骤1.3.2B:所述第二子信号与参考电平进行比较实现信号的自动检测,并将所述第二子信号转变为开关的驱动信号;
    步骤1.3.3:将所述开关的驱动信号展宽到设定的时间宽度以驱动自触发开关的开启与关闭。

    2.  根据权利要求1所述的多路局部放电信号并行连接方法,其特征在于,所述局部放电特高频信号的延时传输采用声表面波延迟线组实现,高频电流信号及超声信号的延时传输通过射级跟随电路实现。

    3.  根据权利要求2所述的多路局部放电信号并行连接方法,其特征在于,局部放电特高频信号延时传输的信号频段为400MHz~500MHz,700MHz~800MHz,1100MHz~1200MHz。

    4.  根据权利要求1所述的多路局部放电信号并行连接方法,其特征在于,所述参考电平为可调参考电平。

    5.  根据权利要求1所述的多路局部放电信号并行连接方法,其特征在于,所述开 关的驱动信号为电压恒定、脉宽与接收的传感信号一致的方波信号。

    6.  一种多路局部放电信号并行连接装置,其特征在于,包括如下装置:
    信号输入接口,用于接收多个传感器输入的传感信号,其中,所述传感信号包括局部放电特高频信号、超声信号、高频电流信号;
    信号放大电路,用于对每个所述传感信号进行预处理,包括放大和滤波,得到放大滤波后的信号;
    信号隔离电路,用于将所述放大滤波后的信号进行隔离处理,使信号能够自触发单向传输;
    信号输出接口,用于将各路经过隔离处理后的信号输出。
    其中,所述信号隔离电路包括:
    信号分离电路,用于将所述放大滤波后的信号分为第一子信号与第二子信号;
    局部放电特高频信号延时电路,用于当所述第一子信号为局部放电特高频信号时,将所述第一子信号经过设定的延时时间来进行延时传输;
    当所述第一子信号为高频电流信号或者超声信号时,第一子信号经射级跟随电路延时后或者不经延时直接通过自触发开关输出;
    信号合成电路,用于将经所述局部放电特高频信号延时电路延时传输后的第一子信号分成的多个频段信号进行组合合并后放大,进而传输给自触发开关输出;
    参考电压电路,用于提供参考电平;
    高速比较电路,用于将所述第二子信号与所述参考电平进行比较实现信号的自动检测,并将所述第二子信号转变为开关的驱动信号;
    单稳态触发电路,用于将所述开关的驱动信号展宽到设定的时间宽度以驱动自触发开关的开启与关闭。

    7.  根据权利要求6所述的多路局部放电信号并行连接装置,其特征在于,所述局部放电特高频信号的延时传输采用声表面波延迟线组实现。

    8.  根据权利要求7所述的多路局部放电信号并行连接装置,其特征在于,局部放电特高频信号延时传输的信号频段为400MHz~500MHz,700MHz~800MHz,1100MHz~1200MHz。

    9.  根据权利要求6所述的多路局部放电信号并行连接装置,其特征在于,所述参考电平为可调参考电平。

    10.  根据权利要求6所述的多路局部放电信号并行连接装置,其特征在于,所述开关的驱动信号为电压恒定、脉宽与接收的传感信号一致的方波信号。

    说明书

    说明书一种多路局部放电信号并行连接方法及装置
    技术领域
    本发明属于信号控制技术领域,特别是涉及一种多路局部放电信号并行连接方法及装置。
    背景技术
    在局部放电信号检测中,多路特高频脉冲信号并行连接在一路传输总线上进行传输,在任意一路并入传输总线的接口处,需要实现该路并入信号向传输总线的传输,同时无损耗地隔断传输总线上其他信号向该路传输线的传输。
    在现有技术中,通常采用如下两种方案(方案A、方案B)实现信号隔离及自触发开关:
    方案A:环行器。如图1所示,在环行器中信号只可以沿第一端口1→第二端口2,第二端口2→第三端口3,第三端口3→第四端口4,第四端口4→第一端口1的方向进行传输,从而环行器能够实现信号的单向传输。
    方案A的缺点是:环行器对反向信号的隔断是通过吸收信号能量实现的,对于多路传输信号中的非选择传输信号,即信号总线中并行连接支路传输过来的其他特高频信号,其在通过基于环行器的单向传输电路中的信号隔离电路时会产生大量的信号能量衰减,造成信号损耗,信号能量衰减了50%。
    方案B:开关电路。开关电路可以在一定程度上实现多路局部放电信号的隔离,其在开关闭合时信号可以通过,且是双向的,在开关断开时,则信号不能通过。
    方案B的缺点是:一般的开关电路不能实现信号的自触发闭合和关断来控制开关,所以不能实现自触发单向传输。
    发明内容
    针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种多路局部放电信号并行连接方法及装置,从而实现信号的自触发单向传输及隔离,进而实现多路局部放电信号(含局部放电特高频信号、超声信号、高频电流信号)的无干扰并行连接,避免信号传输过程中的损耗。
    根据本发明提供的多路局部放电信号并行连接方法,包括如下步骤:
    步骤1.1:接收多个传感器输入的传感信号,其中,所述传感信号包括局部放电特高频信号、超声信号、高频电流信号;
    步骤1.2:对每个所述传感信号进行预处理,包括放大和滤波,得到放大滤波后的信号;
    步骤1.3:将所述放大滤波后的信号通过自触发开关进行隔离处理,使信号能够自触发单向传输;
    步骤1.4:将各路经过隔离处理后的信号输出;
    其中,将所述放大滤波后的信号进行隔离处理包括如下步骤:
    步骤1.3.1:将所述放大滤波后的信号分为第一子信号与第二子信号;
    步骤1.3.2A:若所述第一子信号是局部放电特高频信号,则将第一子信号经过设定的延时时间来进行延时传输,延时传输后的第一子信号分成多个频段信号组,各组信号经过延时后,通过信号合成器进行组合合并后再放大;然后通过自触发开关输出、或者然后通过自触发开关输出后再将自触发开关输出的信号进行检波处理;
    若所述第一子信号是高频电流信号或者超声信号,则将第一子信号可经延时或者不经延时直接通过自触发开关输出;
    步骤1.3.2B:所述第二子信号与参考电平进行比较实现信号的自动检测,并将所述第二子信号转变为开关的驱动信号;
    步骤1.3.3:将所述开关的驱动信号展宽到设定的时间宽度以驱动自触发开关的开启与关闭。
    优选地,所述局部放电特高频信号的延时传输采用声表面波延迟线组实现,高频电流信号及超声信号的延时传输通过射级跟随电路实现。
    优选地,局部放电特高频信号延时传输的信号频段为400MHz~500MHz,700MHz~800MHz,1100MHz~1200MHz。
    优选地,所述参考电平为可调参考电平。
    优选地,所述开关的驱动信号为电压恒定、脉宽与接收的传感信号一致的方波信号。
    根据本发明提供的多路局部放电信号并行连接装置,包括如下装置:
    信号输入接口,用于接收多个传感器输入的传感信号,其中,所述传感信号包括局部放电特高频信号、超声信号、高频电流信号;
    信号放大电路,用于对每个所述传感信号进行预处理,包括放大和滤波,得到放大滤波后的信号;
    信号隔离电路,用于将所述放大滤波后的信号进行隔离处理,使信号能够自触发单向传输;
    信号输出接口,用于将各路经过隔离处理后的信号输出。
    其中,所述信号隔离电路包括:
    信号分离电路,用于将所述放大滤波后的信号分为第一子信号与第二子信号;
    局部放电特高频信号延时电路,用于当所述第一子信号为局部放电特高频信号时,将所述第一子信号经过设定的延时时间来进行延时传输;
    当所述第一子信号为高频电流信号或者超声信号时,第一子信号经射级跟随电路延时后或者不经延时直接通过自触发开关输出;
    信号合成电路,用于将经所述局部放电特高频信号延时电路延时传输后的第一子信号分成的多个频段信号进行组合合并后放大,进而传输给自触发开关输出;
    参考电压电路,用于提供参考电平;
    高速比较电路,用于将所述第二子信号与所述参考电平进行比较实现信号的自动检测,并将所述第二子信号转变为开关的驱动信号;
    单稳态触发电路,用于将所述开关的驱动信号展宽到设定的时间宽度以驱动自触发开关的开启与关闭。
    优选地,所述局部放电特高频信号的延时传输采用声表面波延迟线组实现。
    优选地,局部放电特高频信号延时传输的信号频段为400MHz~500MHz,700MHz~800MHz,1100MHz~1200MHz。
    优选地,所述参考电平为可调参考电平。
    优选地,所述开关的驱动信号为电压恒定、脉宽与接收的传感信号一致的方波信号。
    与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
    本发明通过接收多个传感器输入的信号,并对每个所述信号进行放大处理,得到放大信号,对于其中的特高频信号再进行检波,然后将所述放大信号进行隔离处理,使信号能够自触发单向传输,最后将各路经过隔离处理后的信号完整地输出。本发明通过对多路信号进行放大隔离处理,使得信号能够自触发单向传输及隔离,进而实现多路局部放电特高频信号的无干扰并行连接,进一步地避免了传输信号过程中信号的损耗。
    同时,在本发明中,由于并行连接的局部放电特高频检测信号都传入到信号总线,一个数据采集装置可以同时监测多个信号,从而实现了通过同一套数据采集装 置进行数据采集,达到了以较低的成本实现多个电力设备的同步在线监测,及时发现电力设备的绝缘缺陷,提高设备运行安全的目的。
    附图说明
    通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
    图1为现有技术中环行器信号传输示意图;
    图2为本发明实施例提供的一种多路局部放电信号并行连接方法的流程图;
    图3为本发明实施例提供的一种将放大信号隔离处理的流程图;
    图4为本发明实施例提供的一种多路局部放电信号并行连接装置的示意图;
    图5为本发明实施例提供的一种信号隔离电路的示意图。
    具体实施方式
    下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
    实施例一:
    图2为本发明实施例提供的一种多路局部放电信号并行连接方法的流程图。
    如图2所示,该方法包括如下步骤:
    步骤S201:接收多个传感器输入的信号。
    传感器包括局部放电特高频传感器、超声传感器、高频电流传感器,分别产生特高频传感信号、超声信号、高频电流信号,即本步骤可以具体为:接收多个局部特高频传感器输入的特高频传感信号、多个超声传感器输入的超声传感信号、多个高频电流传感器输入的高频电流传感信号。
    步骤S202:对每个信号进行预处理,包括放大、滤波处理,得到放大滤波后的信号。其中,在局部放电特高频信号的预处理中还需进行检波这个降频处理。
    步骤S203:将放大滤波后的信号进行隔离处理。
    进一步地,为了避免信号传输过程中多个信号之间相互干扰,将放大滤波后的信号进行隔离处理,从而使信号能够自触发单向传输。具体隔离过程参见图3所示,图3为本发明实施例提供的一种将放大信号隔离处理的流程图,将所述放大滤波后的信号进行隔离处理包括如下步骤:
    步骤S301:将放大信号分为第一子信号与第二子信号。
    步骤S302:若所述第一子信号是局部放电特高频信号,则将第一子信号经过设定的延时时间来进行延时传输,延时传输后的第一子信号分成多个频段信号组,各组信号经过延时后,通过信号合成器进行组合合并后再放大;然后通过自触发开关输出、或者然后通过自触发开关输出后再将自触发开关输出的信号进行检波处理;
    具体地,延时时间大于或者等于自触发开关控制电路及自触发开关动作时间之和,局部放电特高频信号的延时时间采用声表面波延迟线组实现,延时传输的局部放电特高频信号频段为400MHz~500MHz,700MHz~800MHz,1100MHz~1200MHz,延时时间100ns。声表面波延时线组,因具有选频特性,可以完成对信号的滤波。
    步骤S303:第二子信号与参考电平进行比较实现信号的自动检测,并将第二子信号转变为开关的驱动信号,例如开关的驱动信号可以是方波。
    具体地,参考电平是已设定的可调参考电平,设定的时候可以根据具体情况进行调节,第二子信号与参考电平进行比较实现信号的自动检测,进行电平转换,转变为电压恒定、脉宽与所述输入信号一致的开关的驱动信号。
    步骤S304:将开关的驱动信号展宽到设定的时间宽度以驱动自触发开关的开启与关闭。
    步骤S204:将各路经过隔离处理后的信号输出。
    此时,局部放电特高频信号经过一定时间的延时,恰好在第二子信号启动开关后传输到达自触发开关,从而保证了局部放电特高频信号完整地通过自触发开关,实现了信号的自触发单向传输,进而实现多路局部放电特高频信号的无干扰并行连接,避免了信号传输过程中的损耗。
    由以上技术方案可见,本发明实施例提供的该多路局部放电信号并行连接方法,通过接收多个传感器输入的信号,并对每个所述信号进行放大等预处理,得到放大信号,在将所述放大信号进行隔离处理,使信号能够自触发单向传输,最后将各路经过隔离处理后的信号完整地输出。本发明与现有技术相比,通过对多路局部放电信号进行放大隔离处理,使得信号能够自触发单向传输及隔离,进而实现多路局部放电信号的无干扰并行连接,进一步地避免了传输信号过程中信号的损耗。
    同时,该多路局部放电信号并行连接方法,由于并行连接的局部放电检测信号都传入到信号总线,一个数据采集装置可以同时监测多个信号,从而实现了通过同一套数据采集装置进行数据采集,以较低的成本实现对多个电力设备的同步在线监测,及 时发现电力设备的绝缘缺陷,提高设备运行安全的目的。
    实施例二:
    在实施例一的基础上,本发明实施例还提供了一种多路局部放电信号并行连接装置,如图4所示,为本发明实施例提供的一种多路局部放电信号并行连接装置示意图。
    所述多路局部放电信号并行连接装置包括如下子装置:
    信号输入接口401,用于接收多个传感器输入的信号。
    传感器包括局部放电特高频传感器、超声传感器、高频电流传感器,分别接收局部放电特高频传感信号、超声信号、高频电流信号,即信号输入接口401具体用于接收多个局部放电特高频传感器输入的局部放电特高频传感信号、多个超声传感器输入的超声传感信号、多个高频电流传感器输入的高频电流传感信号。
    信号输入接口401优选地包括射频信号接口,连接局部放电特高频传感器,频率影响范围为大于300MHz到小于1.5GHz。
    信号放大电路402,用于对每个所述信号进行预处理,包括放大、滤波等处理,得到放大滤波后的信号。信号放大电路402优选地为低噪放大器,放大增益大于等于20dB,频率响应范围为大于300MHz到小于3GHz。
    信号隔离电路403,用于将所述放大滤波后的信号进行隔离处理,使信号能够自触发单向传输。其中,对于局部放电特高频信号,信号经过信号隔离电路403中自触发开关之后可以经过检波器进行检波处理。
    为了避免信号传输过程中多个信号之间相互干扰,将放大滤波后的信号由信号隔离电路403来进行隔离处理。如图5所示,图5为本发明实施例提供的一种信号隔离电路的示意图,信号隔离电路403包括:
    信号分离电路501,用于将放大信号分为第一子信号与第二子信号;
    局部放电特高频信号延时电路502,用于当所述第一子信号为局部放电特高频信号时,将第一子信号经过设定的延时时间来进行延时传输。
    射级跟随电路508,用于当所述第一子信号为高频电流信号或者超声信号时,将第一子信号延时后通过自触发开关输出。而在变化例中,射级跟随电路508可以省略,即高频电流信号及超声信号不经延时直接通过自触发开关输出。
    具体地,局部放电特高频信号延时电路502为声表面波延迟线组,延时传输的局部放电特高频信号频段为400MHz~500MHz,700MHz~800MHz,1100MHz~1200MHz,延时时间100ns。局部放电特高频信号延时电路502延时时间大于或等于自触发开关控制电路及 自触发开关动作时间之和。
    信号合成电路507,用于将经所述局部放电特高频信号延时电路延时传输后的第一子信号分成的多个频段信号进行组合合并后放大,进而传输给自触发开关506输出;在优选例中,将自触发开关506输出的信号再进行检波处理。
    参考电压电路503,用于提供参考电平。
    具体地,参考电平是已设定的可调参考电平,由参考电压电路503提供,参考电压电路503设定参考电平的时候可以根据具体情况进行调节,调节到产生需要的参考电平为止。
    高速比较电路504,用于将第二子信号与参考电压电路503提供的参考电平进行比较实现信号的自动检测,并将第二子信号转变为开关的驱动信号,例如方波信号。
    具体地,第二子信号与参考电平进行比较实现信号的自动检测,并进行电平转换,转变为电压恒定、脉宽与所述输入信号一致的开关的驱动信号。
    单稳态触发电路505,用于将开关的驱动信号展宽到设定的时间宽度以驱动自触发开关506的开启与关闭。
    其中,单稳态触发电路505是基于555定时器构成的单稳态触发电路,暂稳态时间小于1us。自触发开关506的动作时间小于10ns。
    信号输出接口404,用于将各路经过隔离处理后的信号输出。
    信号输出接口404可以优选地相应为射频信号接口,其频率响应范围为大于300MHz到小于1.5GHz。
    此时,局部放电特高频信号经过局部放电特高频信号延时电路502的一定时间的延时,恰好在第二子信号启动开关后传输到达自触发开关,从而保证了特高频信号完整地通过自触发开关,实现了信号的自触发单向传输,进而实现多路局部放电特高频信号的无干扰并行连接,避免了信号传输过程中的损耗。
    由以上技术方案可见,本发明实施例提供的该多路信号并行连接装置,通过接收多个传感器输入的信号,并对每个所述信号进行放大等预处理,得到放大信号,将所述放大信号进行隔离处理,使信号能够自触发单向传输,最后将各路经过隔离处理后的信号完整地输出。本发明与现有技术相比,通过对多路信号进行放大隔离处理,使得信号能够自触发单向传输及隔离,进而实现多路局部放电信号的无干扰并行连接,进一步地避免了传输信号过程中信号的损耗。
    同时,该多路局部放电信号并行连接装置,由于并行连接的局部放电检测信号都传 入到信号总线,一个数据采集装置可以同时监测多个信号,从而实现了通过同一套数据采集装置进行数据采集,以较低的成本实现对多个电力设备的同步在线监测,及时发现电力设备的绝缘缺陷,提高设备运行安全的目的。
    以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

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    一种 路局 放电 信号 并行 连接 方法 装置
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